美國威爾曼光醫學中心（Wellman Center for Photomedicine）新開發的成像技術能夠幫助識別最有可能破裂的動脈斑塊。

第一代ILSI導管原型

識別冠狀動脈斑塊的存在是預防心臟病發作的重要一步，但是確定哪些斑塊最有可能破裂并進入血流是其中的關鍵。

目前，用于探查和評估體內斑塊物理特性的方法主要包括光學相干斷層掃描儀（OCT）和光聲雷達，但是測量關鍵力學因素和粘彈性參數的方法還是迷霧重重。

據麥姆斯咨詢報道，日前，美國威爾曼光醫學中心的一個研究項目已開發出基于血管內激光散斑成像（ILSI）的解決方案，研究成果以標題“In-vivo mechanical characterization of coronary atherosclerotic plaques in living swine using intravascular laser speckle imaging”發表于Biomedical Optics Express，論文鏈接為：https://doi.org/10.1364/BOE.418939。

研究進展情況

“測量斑塊力學特性對于識別容易破裂以及隨后引致心臟病發作的不穩定斑塊來說至關重要。”威爾曼光醫學中心的Seemantini Nadkarni說道，“ILSI提供了量化冠狀動脈斑塊力學特性指數的獨特能力，從而提供了對其力學穩定性的直接評估。”

早在2005年，威爾曼光醫學中心就首次嘗試利用激光散斑來研究動脈斑塊，探究生物組織內不同區域返回的光子之間的干涉影響，從而在生物組織表面形成顆粒狀強度斑紋。

這些時間強度變化可以提供有關斑塊固有粘彈性特性的信息，但是要作為一種實際的臨床應用技術，必須解決存在心臟運動情況下，將散斑圖案傳輸至圖像探測器有關的諸多實際問題。

該研究的另一項關鍵挑戰涉及，光纖束移動過程中光纖間的光泄漏對記錄散斑數據準確性的影響。

為此，威爾曼光醫學中心設計了一款新儀器來解決這些問題，這是一種“小直徑血管內導管，包含可將光傳遞至冠狀動脈壁的光纖”。Nadkarni補充道，“我們還使用了小直徑光纖束、偏振鏡以及梯度折射率（GRIN）透鏡，可將動脈壁反射的散斑圖成像到CMOS傳感器上。”

這種新設備使用了人類冠狀動脈移植到豬的異種移植模型進行測試，在該模型中，人類血管的一部分被“嫁接”到豬的心臟上。

人冠狀動脈移植到活體豬心臟的異種移植

“該成果代表了ILSI臨床轉化進程中新的重大進展。”論文中評論道，“本研究評估了ILSI在體內心臟與呼吸運動生理條件下對人類冠狀動脈斑塊進行血管內評估的能力。”

基于ILSI的解決方案診斷靈敏度極高

為了評估心臟運動對散斑數據的動態影響，該研究開發了一種方案，能夠比較跳動心臟的心電圖（EKG）信號和非心電圖門控信號觸發的圖像采集。然后計算出散斑去相關時間常數的參數，可作為照明后即時圖像幀中斑塊本身固有散斑圖案發展變化的測量參數。

結果表明，對于很可能會破裂的壞死核心斑塊來說，該參數將顯著低于更穩定的斑塊。

“不穩定斑塊的時間常數明顯低于冠狀動脈壁其他穩定斑塊的時間常數。”Nadkarni表示，“這些結果表明，ILSI對于檢測生理條件下最有可能破裂的人類脂質池斑塊，具有極高的診斷靈敏度和特異性。”

ILSI平臺的一項臨床優勢是能夠輕松地將其與已建立的冠狀動脈內技術（如OCT或超聲）相整合，將來自ILSI的力學數據與形態學信息相結合，以提升斑塊穩定性的評估水平。

該研究下一步將在活體動物上進行進一步的臨床前研究，然后評估ILSI導管應用于人類的安全性，作為實現最終臨床應用的重要步驟。

該研究顯示：“在活體內使用ILSI進行組織力學評估，為冠狀動脈和外周動脈的血栓栓塞診斷開辟了新途徑，標志著基于散斑力學表征技術的一個重要里程碑。”

責任編輯：lq